直流调速技术中职PPT完整全套教学课件

直流调速技术全套可编辑PPT课件1第一章直流调速系统概述第二章开环直流调速系统第三章单闭环直流调速系统第四章双闭环直流调速系统

21.了解直流调速的含义及其应用。2.掌握直流调速的方法及分类。3直流调速技术是一门专业课，是前面学习的《模拟电子技术》、《电力电子变流技术》和《电机变压器原理与维修》的后续课程，与《变频技术》《PLC应用技术》等课程有着横向的联系。4本门课程在维修电工高级的职业技能鉴定标准（2009年修订）中占有很高的比重。在理论知识考试部分和技能操作考核部分，交直流传动系统装调维修均占25%。其中直流传动系统的装调维修比重约占交直流传动系统装调维修的一半左右。56直流调速技术是现代自动控制系统中发展较早的技术之一。交直流调速系统的功能7现代自动控制系统从生产机械要求控制的物理量来看，分为调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电动机同步控制系统等多种类型。调速系统根据驱动电动机类型的不同，主要分为直流调速系统和交流调速系统两大类。8现代自动控制系统调速系统直流调速系统交流调速系统位置随动系统（伺服系统）张力控制系统多电机同步控制系统9两种调速系统性能的对比表10直流调速系统的应用实例a)龙门刨床b)轧钢机c)地铁d)电车11一、直流电动机的调速方式定义：对直流电动机进行启动、制动、调速的系统，称为直流调速系统。分类：直流电动机根据励磁方式的不同，可分为他励电动机、并励电动机、串励电动机、复励电动机和永磁电动机。12直流电动机从原理上看，具有两个独立的电路：一个是电枢回路，另一个是励磁回路，其等效电路图如图所示。直流电动机电路图13当电动机稳定运行起来时，直流电动机各物理量间的基本关系式如下：Te—电磁转矩；TL—摩擦和负载阻力矩；KT—转矩常数；Ke—电动势常数。14从上式中可以得出，直流电动机的转速和其他量之间的稳态关系为：要想改变直流电动机的转速n，有以下三种调速方法：调压调速弱磁升速串电阻调速151．调压调速通过调节电枢供电电压，调节电动机的转速n。电枢电压只能在额定电压以下进行调节。三种调速方式的机械特性曲线a)调压调速的机械特性曲线b)弱磁升速的机械特性曲线c)串电阻调速的机械特性曲线162．弱磁升速即通过减弱励磁磁通，提高电动机的转速n。优点：在电流较小的励磁回路中进行调节，其控制方便、能量损耗小、设备简单，并且调速平滑性好。缺点：①机械特性会变软，转速受负载波动影响较大；②最高转速受到电机换向能力和机械强度的限制，调速范围不是很大。173．串电阻调速通过改变电枢回路电阻R，改变电动机的转速n。优点：设备简单，操作方便。缺点：①切换电阻调速属于有级调速，调速平滑性差；②机械特性变软，转速稳定性差；③轻载时调速范围小；④损耗较大，效率较低，经济性差。18结论：对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调压调速方式为最好。减弱磁通调速往往只是配合调压方案，在基速（额定转速）以上作小范围的弱磁升速。自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。19（1）实验器材直流电动机、固定和可调直流电源、两个可变电阻器，测功机及转速表。直流电动机三种调速方式的实验演示20（2）实验步骤1）按图示电路原理图将电路连接好。直流电动机三种调速方式电路图21演示电路接线222）通电前检查3）通电实验①调压调速实验演示②弱磁升速实验演示③串电阻调速实验演示④在以上三种调速实验演示时，增加电动机所带负载，观察转速的变化。并比较三种调速方式下，增加相同负载时，转速变化的大小。4）断电操作23（3）实验演示结论直流电动机三种调速方式的实验现象及特点比较调速方式调压调速弱磁升速串电阻调速实验操作Ua↑Rf↑Ra↑实验现象n↑n↑n↓增加相同负载时转速的变化转速下降较小转速下降较大转速下降较大调速平滑性无级平滑调速无级平滑调速无级或有级调速机械特性较硬变软变软调速范围调速范围大调速范围小轻载调速范围小24二、调压调速用的可控直流电源旋转变流机组（G-M系统）静止式可控整流器（V-M系统）直流斩波器（脉宽调制变换器）251．旋转变流机组（G-M系统）定义：指由交流电动机拖动直流发电机实现变流，由直流发电机给需要调速的直流电动机供电，调节直流发电机的励磁电流并改变其输出电压，从而调节直流电动机的转速。旋转变流机组26优点：容易实现电动机的正反转；在停车或改变转向时，可以实现回馈制动。缺点：系统至少需要两台发电机组，还要一台励磁发电机，设备多、体积大、费用高、损耗大、效率低，安装需打地基，运行有噪声，维护不方便。272．静止式可控整流器第一阶段：采用闸流管或汞弧整流器的离子拖动变流装置。第二阶段：用晶闸管整流装置给直流电动机提供可调的直流电压，从而调节直流电动机的转速，这种调速方式称为晶闸管-电动机调速系统（简称V-M系统）。由V-M系统构成的直流调速柜28优点：调速范围宽、工作可靠、效率高、经济性好。缺点：（1）晶闸管具有单向导电性，如要实现电动机的正反转运行，需要两套晶闸管变流装置，主电路元器件多、结构较为复杂。（2）晶闸管对过电压、过电流和过高的du/dt、di/dt都十分敏感。29（3）系统工作时，会产生较大的谐波电流，引起电网电压波形畸变，殃及附近的用电设备，形成“电力公害”，因此还需增加滤波装置。由于V-M系统是目前工业生产中应用最为广泛的直流调速系统，也是本书主要介绍的内容。303．直流斩波器（脉宽调制变换器）利用现代电力电子器件的通断控制进行脉宽调制，以产生可变的平均直流电压进行电动机调速。若采用简单的单管控制，称为直流斩波器；若采用微处理器的数字输出控制开关器件的通断，称为脉宽调制变换器（PWM）。31应用直流斩波器的地铁和电动车32优点：（1）主电路线路简单，需要的功率器件少。（2）开关频率高，电流连续并且谐波少，使电动机转矩脉动小、发热少。（3）低速性能好，稳速性能高，调速范围宽。（4）转速调节迅速，动态性能好，抗干扰能力强。（5）器件工作在开关状态，损耗小，装置的效率较高。（6）与V-M系统相比，PWM系统采用不可控整流电路，其从电网侧看进去的设备功率因数较高。33三、晶闸管-电动机调速系统的类别1．开环直流调速系统转速的控制精度不高，转速受负载波动、电网电压变化等影响较大，常应用于生产工艺要求低的场合。2．单闭环直流调速系统采用转速闭环控制或电压负反馈，稳态转速精度较高，转速受负载波动影响小，常应用于负载波动较大、转速精度要求较高的场合。343．双闭环直流调速系统双闭环直流调速系统受负载波动、电网电压变化等影响最小。该系统启动时间短，可实现高精度、高动态性能的转速控制，常应用于转速精度高、动态响应好的场合。35三种直流调速系统的性能对比表类型开环直流调速系统单闭环直流调速系统双闭环直流调速系统控制方式转速开环控制转速闭环控制或电压负反馈控制转速、电流闭环控制转速精度低较高最高动态响应速度慢快最快应用场合生产工艺要求较低的场合负载波动较大、转速精度要求较高的场合转速精度高、响应速度快的场合36根据直流电动机能否实现正反转控制分类，晶闸管-电动机系统又可分为：1.不可逆直流调速系统2.可逆直流调速系统37什么是开环？什么是闭环？人闭眼去拿杯子相当于开环控制系统，睁眼拿杯子相当于闭环控制系统。38实训1开环直流调速系统的接线与调试§2-2开环直流调速系统的稳态性能分析§2-1开环直流调速系统的结构及原理实训2直流调速柜开环系统的调试与故障排除39§2-1开环直流调速系统的结构及原理1．掌握开环直流调速系统各组成部分的结构及原理。2．掌握开环直流调速系统的工作原理及系统的自动调节原理。3．了解开环直流调速系统的机械特性。40开环控制系统定义：指系统的控制输入不受输出影响的系统。开环控制系统又称为无反馈控制系统。开环直流调速系统是控制直流电动机转速的开环控制系统。开环直流调速系统特点：结构简单、容易实现、成本较低。41

a）自动洗衣机b）民用电梯开环直流调速系统的应用42一、开环直流调速系统的组成及原理1．系统的组成开环调速系统的组成43开环直流调速系统的结构原理图44（1）晶闸管可控整流电路VT晶闸管可控整流电路VT是由半控型器件晶闸管构成的可控整流电路，它将输入的固定交流电变为大小可控可调的直流电。一般小容量系统中用单相可控整流电路，将单相220V、50Hz交流电变成0~198V可调的直流电；中、大容量系统中用三相可控整流电路，将三相380V、50Hz交流电变成0~513V可调的直流电。45三相全控桥式整流电路46（2）直流电动机M电动机可以采用他励直流电动机，其电枢绕组由晶闸管可控整流电路提供可调直流电压，励磁绕组通过固定直流电压提供励磁电压。直流电动机a)直流电动机的实物图b)直流电动机的绕组47

（3）晶闸管触发电路GT晶闸管触发电路主要形式有单结晶体管触发电路、正弦波触发电路、锯齿波触发电路、集成触发器等。通常采用锯齿波触发电路给三相全控桥六个晶闸管提供六个相位依次相差60°的双窄脉冲。48晶闸管触发电路49（4）给定电位器给定电位器是给晶闸管触发电路提供一个0～±15V的可调直流电压Uc，从而改变触发电路输出脉冲的相位。给定电位器a)电位器实物图b)给定电位器实验用电路图50（5）继电保护电路继电保护电路包括过压保护、过流保护及通电顺序保护等部分，其主要作用是当电路中出现过高电压或过大电流时，通过电压互感器及过流继电器起到保护主电路中晶闸管等器件的作用。构成可控整流电路的核心器件是晶闸管，其容量大，能够承受较高的电压和流过较大的电流。51例如，在每个晶闸管桥臂电源侧加上熔断器，防止过流烧坏晶闸管；或在每个晶闸管两端并联阻容吸收电路，对晶闸管起到过压保护作用。整流电路中晶闸管的保护电路522．基本工作原理开环直流调速系统的结构原理图53当电动机负载转矩TL发生变化时，电动机的转速n也发生变化，其直流电动机内部自动调节的具体过程如下所示：负载变化时直流电动机内部自动调节过程54当负载转矩减小时，电动机内部的自动调节过程又是怎样的？55二、开环机械特性1．电动机电流连续时的情况（1）当电流连续时，开环直流调速系统的转速公式为：式中n0—理想空载转速；

Δn—转速降落；

Ce—电动势放大系数，

。56（2）机械特性机械特性指直流电动机供电电压（电枢供电电压和励磁电压）不变时，转速n和电磁转矩Te之间的关系。改变控制角

，给电动机的供电电压Ud随之发生变化，机械特性曲线平行移动，得到一簇平行的直线。57电流连续时V-M系统的机械特性58①机械特性与纵轴交点为理想空载速，电枢供电电压越大，理想空载转速越高。②机械特性硬度和△n有关，△n越小，系统的机械特性越硬，特性曲线斜率越小。592．电动机电流断续时的情况电流断续时V-M系统的机械特性60§2-2开环直流调速系统的稳态性能分析

1．了解对自动控制系统的性能要求。2．掌握调速系统的主要性能指标。3．了解开环调速系统调速时存在的问题。61一、对自动控制系统的性能要求1．稳定性（1）稳定系统（2）不稳定系统系统的稳定性a）稳定系统b）不稳定系统62（3）分析系统的稳定性时的注意事项1）系统的稳定性分析只针对闭环系统，所以开环系统一般不存在稳定性的问题。2）通常用最大超调量σ和振荡次数N作为反映稳定性的性能指标，一般这两个指标数值越小，系统的稳定性就越好。632．准确性准确性是指当系统重新达到稳定状态后，其输出量保持的精度，反映了系统的准确程度。一般自动控制系统输出量偏差越小，准确度越高。系统的准确性a）有静差系统b）无静差系统643．快速性快速性是指系统从一种稳定状态达到新的稳定状态过渡过程时间的长短。系统的动态响应曲线65二、调速系统的稳态性能指标（1）调速（2）稳速（3）加、减速661．稳态性能指标（1）调速范围D调速范围指电动机在额定负载下，生产机械要求电动机提供的最高转速nmax和nmin之比，即nmax—电动机额定负载时的最高转速，一般为额定转速nN；nmin—电动机额定负载时的最低转速。67（2）静差率s调速系统静差率指当电动机在某一转速下运行时，负载由理想空载增加到额定值时所对应的转速降落与理想空载转速之比，即式中ΔnN—额定负载时的转速降落，。68（3）静差率与机械特性硬度的区别特性硬度相同、静差率不同时的机械特性曲线692．调速范围、静差率和额定转速降之间的关系在直流调速系统中，假设电动机额定转速nN为最高转速，可以推出调速范围、静差率和额定速降之间的关系：70【例2-1】某直流调速系统电动机的额定转速为nN=1430r/min，额定转速降=115r/min，当要求静差率s≤30%和≤20%时对应的调速范围分别是多少？若调速范围增大到10，则对应的静差率为多少？7172三、开环调速系统存在的问题若调速系统是开环调速系统，调节控制电压就可以改变电动机的转速。如果负载的生产工艺对运行时的静差率要求不高，这样的开环调速系统都能实现一定范围内的无级调速。但是，大多数需要调速的生产机械常常对静差率有一定的要求。在这种情况下，开环调速系统往往不能满足要求。73【例2-2】某龙门刨床工作台拖动采用直流电动机，其额定数据如下：60kW，220V，305A，1000r/min，采用V-M系统。主电路电阻R=0.18Ω，电动机电动势系数Ce=0.2V·min·r-1。如果要求调速范围D=20，静差率s≤5%，采用开环调速是否满足要求？若要满足这个要求，系统的额定转速降△n最多能达到多少？7475实训1开环直流调速系统的接线与调试一、实训目的1.熟悉开环直流调速系统的电路结构。2.掌握开环直流调速系统的调试方法。76二、实训内容1.开环直流调速系统的主电路接线和控制电路接线。2.开环直流调速系统的通电调试。3.求取直流调速系统开环工作机械特性。77三、实训器材序号材料型号或规格数量备注1电力电子及电气传动实验台求是公司的MCL-II型实验台1台2三相可调交流电源0~380V、50Hz1个型号自定3三相整流及触发装置、可调电抗器MCL—33挂箱1套4给定电位器MCL—18挂箱1个5直流电动机PN=185W、UN=220V、IN=1.1A、nN=1500r/min1台6测速发电机及测功机MEL—13组件1组7双踪示波器GOS—6201台型号自定8万用表数字式或指针式1只型号自定9电流表、电压表MEL—06量程：2A、300V各1只10一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单78四、实训步骤1.开环直流调速系统的接线开环直流调速系统实验接线图79（1）主电路接线开环直流调速系统接线示意图80开环直流调速系统实验台主电路接线图（2）控制电路接线按照开环直流调速系统控制电路接线示意图进行接线。812.开环直流调速系统控制电路的检查与调试（1）打开控制电路的电源开关，将给定电位器的开关S1拨到“正给定”，S2拨到“±给定”。实验箱中的给定电位器及给定电压82（2）用示波器观察触发电路（MCL—33）的双窄脉冲观察孔，如图所示，应有间隔均匀、相互间隔60o的幅度相同的双窄脉冲。实验箱中的触发电路及脉冲检查方法a)操作面板b)接线83双踪示波器的两个探头的地线通过示波器外壳短接，故使用时，必须使两探头的地线同电位（可以只用一根地线），以免造成短路事故。（3）检查触发脉冲相序，用示波器观察“1”

“2”

脉冲观察孔。若“1”

脉冲超前“2”脉冲60°，则相序正确，否则应调整主电路输入电源的相序。84（4）用示波器观察每只晶闸管的控制极G和阴极K，应有幅度为1~2V的双窄脉冲。用示波器观察晶闸管门极的双窄脉冲a)接线b)双窄脉冲85（5）将给定电位器的输出Ug接至触发电路（MCL—33面板）的Uct端，调节偏移电压Ub，调节控制角α的初始值，当Uct=0时，使α=90°。保证触发电路的输出脉冲在30°~90°范围内可调。863.开环直流调速系统的通电调试（1）通电前的检查（2）通电调试（3）求取直流调速系统开环工作机械特性参数值1组2组3组4组5组6组7组变化趋势电流Id转速n电压Ud电压Ud

、电流Id

、转速n的数值变化表87系统开环机械特性曲线（4）断电停止884.电路模拟简单故障及故障现象的观察与排除电动机运行状态时，断开某一晶闸管元件（如VT1）的触发脉冲开关，则该元件无触发脉冲即该支路不能导通，观察此时输出电压Ud、转速n的变化，并用示波器观察并记录ud的波形。89实训2直流调速柜开环系统的调试与故障排除一、实训目的1.熟悉直流调速柜开环系统的各组成部分及基本结构。2.掌握开环直流调速系统的安装接线与调试。3.能够对开环直流调速系统进行简单的故障排除。90二、实训器材序号材料型号或规格数量备注1直流调速柜DSC—32型或DSC—5型1台2万用表数字式或指针式1只型号自定3双踪示波器GOS—6201台型号自定4验电笔1支5一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单91三、实训内容1.认识直流调速柜各组成部分开环系统框图92（1）直流调速柜外观及操作面板直流调速柜a)直流调速柜正面视图b)直流调速柜操作面板图93（2）直流调速柜主电路结构1）整流变压器控制柜中的整流变压器942）晶闸管整流电路晶闸管整流电路结构位置图953）励磁电源励磁电源的结构位置图96（3）控制触发电路给定环节a)给定电位器的接线位置b)给定环节电路图97控制电路中的控制板98（4）继电控制电路继电控制电路位置结构图99（5）保护系统保护电路各元件结构位置a)电路图b)位置图1002.直流调速柜的安装接线（1）主电路接线主电路实物接线图101（2）控制电路接线调节板的正面视图102直流调速柜的各线路板安装的正、反面视图a)直流调速柜线路板正面视图b)直流调速柜线路板反面视图103控制盒前视图104控制电路板连接示意图1053.开环直流调速系统调试（1）继电控制电路的检查与调试（2）各控制电路板的调试（3）开环系统调试106触发板CFD实物图107电源板电路原理图108触发板CFD实物图109触发板电路图110电位器功能测试点功能RP1斜率(U相的斜率)电位器S1斜率值(U相)RP2斜率(V相的斜率)电位器S2斜率值(V相)RP3斜率(W相的斜率)电位器S3斜率值(W相)RP4偏置电压(初始相位)电位器S4偏置电压值UP

触发板各电位器和测试点的含义1114.开环系统一般故障的检测与排除（1）主电路故障1）观察故障现象，分析故障原因①观察故障现象：控制电路接通后，给主电路通电时，继电保护电路中KM1不闭合。②分析故障原因：根据故障现象，对电路进行原理分析，并整理出故障原因的相关信息。1122）查找故障点，并修复故障（2）控制电路电源板故障1）观察故障现象，分析故障原因2）查找故障点，并修复故障（3）控制电路触发板故障1）观察故障现象，分析故障原因2）查找故障点，并修复故障113闭环直流调速系统就是在开环直流调速系统的基础上增加了反馈比较环节，系统为了稳定输出，通常引入负反馈。闭环调速系统的框图114闭环直流调速系统主要有两大类：单闭环直流调速系统和双闭环直流调速系统。单闭环直流调速系统的分类115§3-2转速负反馈单闭环无静差直流调速系统§3-3带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统§3-1转速负反馈单闭环直流调速系统§3-4带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统116

实训4转速负反馈单闭环无静差直流调速

系统的接线与调试

实训5直流调速柜电压负反馈单闭环直流

调速系统的调试与故障排除

实训3转速负反馈单闭环直流调速系统的

接线与调试117§3-1转速负反馈单闭环直流调速系统1．掌握单闭环直流调速系统的结构及各组成部分的作用。2．掌握单闭环直流调速系统的工作原理及系统的自动调节原理。118一、闭环系统的组成及各部分的作用系统主要由晶闸管整流装置、直流电动机、转速检测环节、比较放大电路等组成。转速负反馈直流调速系统电路图1191．转速检测环节检测转速的常用设备有测速发电机和旋转编码器。转速检测设备a)直流测速发电机b)旋转编码器1202．比较放大电路比较放大电路采用的是由集成运算放大器构成的比例调节器（也称为P调节器）。其输出信号与输入信号成比例关系：—P调节器的比例放大系数121比例调节器a)比例调节器原理图b)比例调节器输入—输出特性曲线122调节器的输出电压Uc为：两个输入的比例调节器123比例调节器的特性测试（1）实验器材（2）实验步骤（3）实验演示结论比例调节器的输出电压与输入电压成正比，极性相反，增大反馈电阻的阻值，比例放大系数变大。124二、转速负反馈单闭环调速系统的工作原理1．电动机内部自动调节过程①此调节过程主要通过电动机内部电动势E的变化来进行调节；②调节过程是以转速的改变为前提，当负载发生变化时，通过转速的改变，使其达到新的稳定状态。1252．转速负反馈自动调节过程转速负反馈环节自动调节过程126转速负反馈调速系统的调节过程127结论：①转速负反馈自动调节过程依靠偏差电压来进行调节；②这种系统是以存在偏差为前提的，反馈环节只是检测偏差，减小偏差，而不能消除偏差，因此它是有静差调速系统；③经转速负反馈调整稳定后的转速将低于原来的转速。128当负载转矩减小时，闭环系统的自动调节过程又是怎样的？129三、闭环系统的性能分析1．转速负反馈直流调速系统静特性方程（即转速公式）130闭环系统静特性：调速系统开环机械特性：131根据上面的分析，可以得到转速负反馈闭环直流调速系统的静态结构图。转速负反馈闭环直流调速系统稳态结构图1322．开环系统机械特性和闭环系统静特性的关系（1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬得多在相同的负载扰动下，开环转速降与闭环转速降之间的关系是：133闭环系统静特性和开环机械特性的关系134（2）如果比较同一开环和闭环系统，则闭环系统的静差率要小得多如果使系统开环和闭环的理想空载转速相等（即），开环系统的静差率与闭环系统的静差率之间的关系是：135（3）当要求的静差率一定时，闭环系统可以大大提高调速范围如果电动机的最高转速都是，而对最低速静差率的要求相同，那么开环系统的调速范围与闭环系统的调速范围之间的关系是：136（4）要获得以上三项优势，闭环系统必须设置放大器通过设置比例调节器，调节Kp的大小，使得放大倍数K足够大。137【例3-1】在例2-2中，龙门刨床要求D=20，s<5%，已知Ks=30，α=0.

15V·min/r，Ce=0.

2V·min/r，应如何采用闭环系统满足此要求?138结论：闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，从而在保证一定静差率的要求下，能够提高调速范围，但须增设比较放大电路以及转速检测反馈装置。1393．闭环系统的基本特性（1）由比例调节器构成有静差调速系统，利用偏差进行控制和调节转速（2）转速跟随给定变化，闭环系统能够抑制包围在负反馈环内的前向通道上的所有扰动（3）闭环系统的精度受到给定和反馈检测环节精度的影响140闭环调速系统的给定作用和扰动作用141§3-2转速负反馈单闭环无静差直流调速系统1．掌握无静差直流调速系统的结构及PI调节器的作用。2．掌握无静差直流调速系统的工作原理及系统的自动调节原理。142一、积分调节器及其特点1．积分调节器积分调节器a)积分调节器原理图b)阶跃输入时的输出特性143由运算放大器可构成一个积分电路，其输出电压Uo与输入电压Ui的关系为：—称为积分时间常数1442．转速积分控制的特点积分调节器的输入—输出特性a)阶跃输入b)负载变化时1453．比例调节器与积分调节器的特点比较有静差调速系统突加负载过程积分控制的无静差调速系统突加负载过程146二、比例积分（PI）调节器比例积分调节器147可用运算放大器构成比例积分（PI）调节器，其电路如图所示，输入电压与输出电压的关系是：PI调节器的输出电压由比例和积分两部分叠加而成，输入电压和输出电压极性相反。148比例积分调节器输入—输出特性a）阶跃输入时的输出特性b）负载变化时的输出特性149三、转速负反馈无静差直流调速系统转速负反馈无静差直流调速系统150稳态时，由于，即，故稳态时转速。当负载增大时，电动机的电磁转矩小于负载转矩，电动机的转速下降，转速检测反馈电压小于给定电压，使得ΔUi<0。转速负反馈无静差直流调速系统自动调节过程151负载增加时系统的调节过程152用输出特性代替有静差调速系统中的放大系数Kp，表明是比例积分调节器，构成无静差调速系统。无静差直流调速系统稳态结构图153无静差直流调速系统的静特性154§3-3带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统1．掌握电压负反馈直流调速系统的结构。2．掌握电流正反馈的补偿作用。155一、电压负反馈直流调速系统电压负反馈直流调速系统电路图156电压负反馈直流调速系统静态结构图157在电压负反馈系统中，通过改变给定电压Ug调节电动机的转速。当Ug增大时，其调节过程如下：158电压负反馈调速系统的调节过程159当负载减小时，电压负反馈调速系统的自动调节过程又是怎样的？160结论电压负反馈调速系统的稳态性能比带同样放大器的转速负反馈系统要差一些，一般只适用于调速范围D≤10，静差率s≥15%的场合。161二、带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统带电流正反馈补偿的电压负反馈直流调速162带电流正反馈的电压负反馈调速系统的具体调节过程163带电流正反馈的电压负反馈直流调速系统静态结构图164§3-4带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统1．掌握电流截止负反馈的电路结构及作用。2．掌握带电流截止负反馈的单闭环调速系统的结构及原理。165一、引入电流截止负反馈的原因直流电动机在起动、堵转或过载时会产生很大的电流，可能会烧坏晶闸管元件和电动机，因而要设法加以限制。若采用电流负反馈，会使系统的机械特性变软。为此，可以通过一个电压比较环节，使电流负反馈环节只有在电流超过某个允许值（称为阈值）时才起作用，这就是电流截止负反馈。166二、电流截止负反馈环节电流截止负反馈环节a)利用独立直流电源作比较电压b)利用稳压管产生比较电压167带电流互感器的电流截止负反馈环节168三、带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统带电流截止负反馈的转速负反馈直流调速系统1691．电流截止负反馈的调节原理当电枢电流Id小于临界截止电流Ijz时，电流截止负反馈不起作用。当电枢电流Id大于截止电流Ijz时，电流截止负反馈起调节作用，具体调节过程如下：电流截止负反馈的调节过程1702．带电流截止负反馈的单闭环直流调速系统的特点（1）机械特性的这种两段式静特性常称为下垂特性或挖土机特性。（2）Idm称为堵转电流。电流截止负反馈的挖土机特性1713．电流截止负反馈环节的参数设计电动机的堵转电流Idm应小于电动机允许的最大电流，一般取Idm=（1.5~2）IN。从调速系统的稳态性能上看，希望稳态运行范围足够大，临界截止电流应大于电动机的额定电流，一般取Ijz≥（1.1~1.2）IN

。172在主电路中，有时在整流电路的交流输入侧还串入快速熔断器，以防止电路发生短路。要求较高的场合，还增设过电流继电器，以防止电流截止负反馈环节故障时，把整流电路中的晶闸管元件烧坏。在参数整定时，要求：熔断器熔丝额定电流>过电流继电器动作电流>堵转电流。173四、带电流截止负反馈的无静差直流调速系统实例无静差直流调速系统示例174带电流截止负反馈的无静差直流调速系统的静特性175实训3转速负反馈单闭环直流调速系统的接线与调试一、实训目的1.熟悉转速负反馈单闭环直流调速系统的电路结构。2.熟练掌握转速负反馈单闭环直流调速系统的接线。3.掌握转速负反馈单闭环直流调速系统的调试方法。176二、实训内容1.转速负反馈单闭环直流调速系统的主电路接线和控制电路接线。2.转速负反馈单闭环直流调速系统的通电调试。3.求取转速负反馈单闭环直流调速系统的工作机械特性。177三、实训器材序号材料型号数量备注1电力电子及电气传动实验台求是公司的MCL-II型1台2三相可调交流电源输出0~380V、50Hz三相对称交流电1个型号自定3三相整流及触发装置、可调电抗器MCL-331套4给定电位器、转速调节器、速度变换器MCL-181组5可调电容器MEL-111个6直流电动机PN=185W、UN=220V、IN=1．1A、n=1500r/min1台7测速发电机及测功机MEL-13组件1组8双踪示波器GOS-6201台或型号自定9万用表数字式或指针式1只或型号自定10电流表、电压表MEL-06A各1只11一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单178四、实训步骤1.转速负反馈单闭环直流调速系统的接线转速负反馈单闭环直流调速系统实验原理图179（1）主电路接线转速负反馈单闭环直流调速系统接线示意图180（2）控制电路接线首先将给定电位器输出电压Ug接到速度调节器ASR的输入端“2”，再将测速发电机检测的转速反馈电压信号经速度变换器接到速度调节器ASR的输入端“1”，通过速度调节器ASR的比较放大，将输出信号接至触发电路移相控制电压Uct

端,同时把速度调节器ASR的“5”

“6”点短接，构成比例调节器。1812.通电调试（1）触发电路的调试（2）开环直流调速系统的调试（3）

控制电路中各部件的调试（4）转速负反馈有静差调速系统的调试182系统参数1组2组3组4组5组6组7组变化趋势开、闭环电流Id开环系统转速n电压Ud单闭环有静差系统转速n

电压Ud电压Ud、电流Id、转速n的数值变化表183调速系统机械特性曲线a)开环系统机械特性曲线b)单闭环有静差系统机械特性曲线1843.将闭环机械特性与开环机械特性进行比较，得出结论单闭环机械特性曲线比开环机械特性曲线下倾角度（大、小），当负载发生变化时，转速波动相比开环时你

（大、小）得多，说明转速负反馈起作用。当负载增加时，单闭环调速系统电动机的转速

（先减小后增大基本保持不变、先减小后增大但仍有所降低、升高），说明此系统是

（有静差、无静差）调速系统。185实训4转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的接线与调试一、实训目的1.熟练掌握转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的接线。2.掌握转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的调试方法。186二、实训内容1.转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的接线。2.转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的通电调试。3.求取转速负反馈单闭环无静差直流调速系统的工作机械特性。4.与开环调速系统和单闭环有静差调速系统进行比较并得出结论。187三、实训器材序号材料型号数量备注1电力电子及电气传动实验台求是公司的MCL-Ⅱ型1台2三相可调交流电源输出0~380V、50Hz三相对称交流电1个或型号自定3三相整流及触发装置、可调电抗器MCL-331套4给定电位器、转速调节器、速度变换器MCL-181组5可调电容器MEL-112个6直流电动机PN=185W、UN=220V、IN

=1.1A、n

=1500r/min1台7测速发电机及测功机MEL-13组件1组8双踪示波器GOS-6201台或型号自定9万用表数字式或指针式1只或型号自定10电流表、电压表MEL-06A各1只11一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单188四、实训步骤1.无静差直流调速系统的接线无静差直流调速系统实验原理图189（1）主电路接线转速负反馈单闭环直流调速系统接线示意图190（2）控制电路接线转速负反馈单闭环无静差直流调速系统接线图1912.通电调试（1）触发电路的调试（2）开环直流调速系统的调试（3）控制电路中各部件的调试（4）转速负反馈有静差调速系统的调试（5）转速负反馈无静差调速系统的调试192系统参数1组2组3组4组5组6组7组变化趋势有、无静差电流Id单闭环有静差系统转速n电压Ud

单闭环无静差系统转速n电压Ud

电压Ud

、电流Id

、转速n的数值变化表193单闭环调速系统机械特性曲线a)单闭环有静差调速系统机械特性曲线b)单闭环无静差调速系统机械特性曲线1943.与有静差单闭环调速系统的机械特性进行比较无静差调速系统机械特性曲线

（接近为一条直线、下倾比较明显、上翘），当负载发生变化时，PI调节器起调节作用，电动机的转速

（先减小后增加基本保持不变、先减小后增大仍有所降低、升高）。195实训5直流调速柜电压负反馈单闭环直流调速系统的调试与故障排除一、实训目的1.认识直流调速柜电压负反馈单闭环系统的各组成部分的结构位置。2.掌握电压负反馈单闭环直流调速系统的安装接线与调试。3.能够对电压负反馈直流调速系统进行简单的故障排除。4.熟悉带电流截止负反馈的调试方法及故障排除。196二、实训器材序号材料型号或规格数量备注1直流调速柜DSC-32型或DSC-5型1台2万用表数字式或指针式1只或型号自定3双踪示波器GOS-6201台或型号自定4试电笔1支5一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单197三、实训步骤1.认识电压负反馈单闭环直流调速柜各组成部分及结构位置电压负反馈单闭环直流调速系统198单闭环控制电路中的调节板和隔离板199（1）认识电压隔离板YGD隔离板YGD实物图200（2）认识调节板TJB调节板（TJB）实物图201电位器功能测试点功能RP1正限幅，其整定值为最小整流角S1测试电压给定值RP2负限幅，其整定值为最小逆变角S2测试PI调节器输出值RP3截流值大小调整S3测试过流值RP4过流值大小调整S4测试截流值RP5过流值设定(在线路板上)S5空RP6给定积分值调整(在线路板上)调节板TJB面板上各电位器及测试点的作用202（1）主电路接线单闭环直流调速系统的主电路接线方法与开环系统主电路的接线方法相同，参见实训2。（2）控制电路接线调节板的正面视图2033.通电前的检查（1）校对电源相序用示波器（或相序表）校对主电源与同步变压器的相序是否对应。（2）继电控制电路接通电源,按规定顺序操作面板上的按钮，检查继电器工作状态和控制顺序是否正常，此时各控制板均已拆下，不工作。204（3）开机操作顺序如下1）接通标有“控制电路接通”的主令开关QS1,控制回路接触器KM2线圈得电,常开触点闭合,控制回路电源接通。2）接通标有“主电路接通”的主令开关QS2，主回路接触器KM1线圈得电，常开触点闭合，整流变压器T1得电。3）按下“给定回路得电”按钮SB2，给定回路继电器KA线圈得电，常开触点闭合,给定回路电源接通。205（4）停机操作顺序如下1）按下“给定回路断开”按钮，给定电路被切断。2）关断“主电路接通”主令开关QS2，KM1线圈失电，常开触点断开，切断主电路电源。3）关断“控制电路接通”主令开关QS1，KM2线圈失电，常开触点断开，切断控制电路电源。206（5）继电线路检查继电线路检查流程图2074.单闭环直流调速系统的调试（1）对各控制板的调试1）电源板直流电源板调试流程图208线号相对导线200的电压(V)227228229230231232电源极输入电压测试点(V)参考电位测试点S4

S1

S2

S3

电源板输出电压2092）隔离板。首先检查各输入量是否正常，即+15V是否正常，接线是否正确。而后插入电源板和隔离板,此时主电路尚未工作，所以导线44线与45线均无电压。闭合控制电路，若有蜂鸣声，则表示振荡变压器工作正常，2kHz方波已经产生。3）触发板。触发板主要为晶闸管提供双窄脉冲。2105.一般故障的检测与排除（1）隔离板常见故障的检修（2）调节板常见故障2111．掌握双闭环直流调速系统的结构及各组成部分的作用。2．掌握双闭环直流调速系统的起动过程及系统的自动调节原理。3．了解双闭环直流调速系统的静特性。212双闭环直流调速系统的应用a)纺织机械自动络筒机b)造纸行业复卷机213一、理想的启动电流波形启动过程中电流和转速波形a)带电流截止负反馈单闭环调速系统的启动电流波形b)理想的快速启动电流波形214二、转速-电流双闭环直流调速系统的组成转速-电流双闭环直流调速系统结构图ASR—转速调节器ACR—电流调节器TG—测速发电机TA—电流互感器UPE—晶闸管触发整流装置215转速-电流双闭环直流调速系统的组成关系如下：216转速-电流双闭环直流调速系统原理图217从上图中可以看出系统各物理量之间的关系，如：转速-电流双闭环直流调速系统组成框图如下：218三、系统的起动过程分析双闭环直流调速系统启动时的转速和电流波形2191．第I阶段——电流上升阶段（0～t1）突加给定电压Usn后，Id上升，当Id小于负载电流IdL时，电动机还不能转动。当Id≥IdL后，电动机开始启动。在第I阶段中，ASR很快进入并保持饱和状态，而ACR一般不饱和。2202．第II阶段——恒流升速阶段（t1～t2）恒流升速阶段是起动过程中的主要阶段，在第II阶段中，ASR始终是饱和的，为了保证电流环的主要调节作用，ACR是不饱和的。2213．第Ⅲ阶段——转速调节阶段（t2以后）在第III阶段，ASR和ACR都不饱和，ASR起主导的转速调节作用，而ACR则力图使Id尽快地跟随其给定值Usi，或者说，电流内环是一个电流随动子系统。2224．系统起动过程特点（1）饱和非线性控制（2）时间最优控制

恒流升速阶段：电流保持恒定为允许的最大值，充分发挥电动机的过载能力，使启动过程最快。属于电流受限制条件下的最短时间限制。223（3）转速超调在启动过程的第Ⅱ阶段即恒流升速阶段，ASR处于饱和状态，这是为了使电流维持在最大值，以使得转速以最大加速度增加。当转速达到给定值后，要考虑使ASR退出饱和。这样，当负载变化时，ASR才能起到转速调节的作用。ASR退饱和的方法就是转速超调。224四、系统的工作原理及其自动调节过程1.电流调节器ACR的调节作用假设Id>Usi/β，则电流环的自动调节过程如下：225这种保持电流不变的特性，使系统具有了以下特性：①自动限制最大电流。ASR的输出限幅值为Usim，电流的最大值：一般整定为：。②能有效抑制电网电压波动的影响。使流过电动机的电流能很快恢复到原值。当电网电压波动而引起电流波动时。2262．速度调节器ASR的调节作用速度环是由ASR和转速负反馈组成的闭环，它的主要作用是保持转速稳定，并最后消除转速静差。当Usn一定时，达到稳定时转速n=Usn/α。假设转速降低n<Usn/α，则速度环的自动调节过程如下：2273．负载变化时的自动调节过程当负载增大时，自动调速过程如下：228结论转速环主要作用为保持转速稳定，消除转速偏差；电流环主要作用为稳定电流，即限制最大电流，抑制电网电压的波动。对于调速系统，最重要的动态性能就是抗干扰性能，主要包括抗负载扰动和抗电网电压扰动的性能。从抗干扰性能方面分析，一般来说，双闭环调速系统具有比较满意的动态性能。229五、电动机堵转过程当Id<Idm时，转速负反馈起主要调节作用。当电动机发生严重过载或机械部件被卡住，并当Id>Idm时，此时的调节过程如下：230如图所示，实线为理想的“挖土机特性”，虚线为双闭环直流调速系统实际的机械特性，它已很接近理想的“挖土机特性”。双闭环直流调速系统的机械特性231六、双闭环调速系统的特点1．转速调节器的作用（1）转速调节器是调速系统的主导调节器，它使转速n很快地跟随给定电压变化，稳态时可减小转速误差，如果采用PI调节器，则可实现无静差。（2）对负载变化起抗干扰作用。（3）其输出限幅值决定电动机允许的最大电流2322．电流调节器的作用（1）电动机启动时保证获得大而稳定的起动电流，缩短启动时间，从而加快动态过程。（2）作为内环的调节器，在外环转速的调节过程中，使电流紧紧跟随其给定电压（即外环调节器的输出量）变化。233（3）当电动机过载或堵转时，限制电枢电流的最大值，起到电流安全保护的作用（作用等同于电流截止负反馈）。（4）对电网电压波动起快速抑制作用。2343．单闭环调速系统与双闭环调速系统的比较双闭环调速系统具有的优点：（1）具有良好的静特性（接近理想的“挖土机特性”）。（2）具有较好的动态特性，起动时间短（动态响应快），超调量也较小。235（3）系统抗扰动能力强，电流环能较好地克服电网电压波动的影响，而速度环能抑制被它包围的各个环节扰动的影响，并最后消除转速偏差。（4）由两个调节器分别调节电流和转速。可以分别进行设计、调整（先调好电流环，再调速度环）。236实训6双闭环直流调速系统的接线与调试一、实训目的1.熟悉转速-电流双闭环直流调速系统的电路结构。2.熟练掌握转速-电流双闭环直流调速系统的接线。3.掌握转速-电流双闭环直流调速系统的调试步骤、方法及参数整定。237二、实训内容1.转速-电流双闭环直流调速系统的主电路接线和控制电路接线。2.转速-电流双闭环直流调速系统各部件的调试和系统的通电调试。3.求取双闭环直流调速系统的机械特性。4.观察系统抑制扰动的调节作用并了解其动态特性。238三、实训器材序号材料型号数量备注1电力电子及电气传动实验台求是公司的MCL-II型1台2三相可调交流电源输出0~380V、50Hz三相对称交流电1个或型号自定3三相整流及触发装置、可调电抗器MCL-331套4给定电位器、转速调节器、速度变换器、电流调节器、电流检测电路MCL-181组实训设备、工具及仪表清单239序号材料型号数量备注5可调电容器MEL-112个6直流电动机PN=185W、UN=220V、IN=1.1A、n=1500r/min1台7测速发电机及测功机、转速表MEL-13组件1组8三相可变电阻器MEL-031组9双踪示波器GOS-6201台或型号自定10万用表数字式或指针式1只或型号自定11电流表、电压表MEL-06各1只12一字旋具1把续表240四、实训步骤1.转速-电流双闭环直流调速系统的接线双闭环直流调速系统实验原理图241双闭环直流调速系统实验接线示意图242双闭环直流调速系统实物接线图2432.通电调试（1）触发电路的检查（2）开环调速系统的调试（3）闭环系统各部件调试（4）闭环调速系统调试（5）双闭环调速系统工作机械特性的测试（6）双闭环调速系统的动态波形的观察2443.与开环、单闭环直流调速系统的机械特性进行比较，得出结论双闭环直流调速系统负载发生变化、电网电压发生波动时，转速波动很

（小、大），可以实现

1

（无静差、有静差）调速。同时,当突加给定或负载突然变化时，动态速降

（小、大），动态性能

（好、不好）。245实训7直流调速柜双闭环系统的调试与故障排除一、实训目的1.熟悉直流调速柜双闭环系统的各组成部分及其结构位置。2.掌握转速-电流双闭环直流调速系统的安装接线与调试。3.能够对转速-电流双闭环直流调速系统进行简单的故障排除。246实训7直流调速柜双闭环系统的调试与故障排除一、实训目的1.熟悉直流调速柜双闭环系统的各组成部分及其结构位置。2.掌握转速-电流双闭环直流调速系统的安装接线与调试。3.能够对转速-电流双闭环直流调速系统进行简单的故障排除。247二、实训器材序号材料型号或规格数量备注1直流调速柜DSC-32型或DSC-5型1台2万用表数字式或指针式1只或型号自定3双踪示波器GOS-6201台或型号自定4试电笔1支5一字旋具1把实训设备、工具及仪表清单248三、实训步骤1.认识双闭环直流调速柜各组成部分及结构位置双闭环系统框图249调节板TJB实物图250转速-电流双闭环系统调节板内部的连接示意图2512.直流调速柜的安装接线直流调速柜双闭环控制盒前视图252测速发电机检测反馈信号的接线示意图253双闭环调速系统各部分连接图254电位器功能测试点功能RP1ASR输出正限幅调整电位器S1电压给定值测试点RP2ASR输出负限幅调整电位器S2ASR输出值测试点RP3ACR输出正限幅调整电位器S3ACR输出值测试点RP4ACR输出负限幅调整电位器S4过流值测试点RP5过流值大小调整电位器S5转速反馈测试点RP6保护值调整电位器(在线路板上)RP7电流反馈电位器(在线路板上)RP8转速反馈电位器(在线路板上)3.双闭环直流调速系统的调试双闭环调节板电位器和测试点含义255（1）继电控制电路的通电调试（2）各控制板的调试（3）开环通电调试（带电阻性负载）（4）闭环通电调试（带电动机负载）256双闭环调节板处于开环位置257双闭环调节板处于闭环位置2584.一般故障的检测与排除（1）观察故障现象，分析故障原因1）观察故障现象：双闭环直流调速系统通电后，转速不能达到额定转速。2）分析故障原因：根据故障现象，对电路进行原理分析，并整理出故障原因的相关信息。259（2）查找故障点，并修复故障1）断开电源，抽出双闭环调节板仔细观察，是否有器件损坏变色的痕迹，了解是否有故障发生时产生的声、光、味等异常现象，初步确定故障范围。2）将双闭环调节板中的可调电位器RP1、RP2的阻值调小，降低ASR的限幅电压。3）将调节板安放好，重新通电调试运行。260延伸阅读：直流调速技术在新形势下的教学研究摘要：本文从直流调速技术的发展沿革与应用现状入手，分析了目前职业院校直流调速课程的教学模式与存在的市场需求适应性的弊端。为了更好的深入课程改革与焕发人才的市场需求活力，提出课程紧跟直流调速技术新应用的思路，与典型企业生产结合，与最新技术应用结合。关键词直流调速无刷直流电动机工学结合一体化市场需求1直流调速技术的发展、应用领域与目前现状与交流电动机相比，直流电机具有较大的启动转矩和良好起制动、调速性能，调速平滑，调速范围广，可在很宽范围内实现平滑调速，能在较短的时间里改变转向。并且过载能力大，能承受频繁的负载冲击，可实现频繁的无级快速起动、制动和反转，能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，绝大多数对调速性能要求较高的生产机械都采用直流电动机来传动。三十几年来，直流传动经历了重大变革。首先实现了整流器的更新换代，以晶闸管整流装置取代了沿用很久的直流发电机电动机组与水银整流装置，直流电气传动完成了一次大的跃进。从上世纪八十年代中后期，世界各大电气公司都在竞相开发数字式调速传动装置，当前直流调速已发展到一个很高的技术水平：功率元件采用晶闸管、控制板采用表面安装技术、控制方式采用电源换相、相位控制。控制电路已经实现高集成化、小型化、高可靠性及低成本。随着计算机控制技术的发展，直流传动系统已经广泛使用微机，实现了全数字化控制。全数字直流调速控制精度和可靠性比模拟调速系统大大提高。而且通过系统总线，全数字化控制系统.能与管理计算机、过程计算机、远程电控装置进行交换，实现生产过程的自动化分级控制。采用微机实现全数字化的直流传动控制，使直流调速系统进入一个崭新的时期。在启动和调速要求较高的场合，如轧钢厂、矿井卷扬机、高层建筑用高速电梯、龙门刨床、海上钻井平台、造纸印刷机械、船舶机械、大型精密机床和大型起重机等，直流调速仍然处于主要地位。以上这些新技术的应用，使直流调调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大。直流调速技术不断发展，走向系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。2目前职业院校直流调速课程的教学现状职业院校的教育培养目标是面向就业工作岗位，以岗位技能需求为导向。通过相关课程的训练项目，引导学生在实训过程中有意识地加强自身的实践操作能力、分析解决问题能力，帮助学生提升专业逻辑思维水平，从而达到预期的培养目标，初步满足企业相关岗位的技能需求，并对后续的职业发展思想起到初步的引领。直流调速课程的开展也不例外。着眼于维修技能的培养，在课程中设计一系列的故障排除训练项目。兼顾到学生的专业综合素养提升，课程教学中，将电子技术、电力拖动、电工基础、电动机等多门课程的知识整合到一系列课程实训任务中，引导学生综合运用。作为训练的媒体，实训设备一般来说都是选择目前国内一些大的制作教学仪器的厂家，进行设备统一采购招标。设备本身提供了一系列训练项目，这些项目一般来说都是按照课程通用的内容，做了比较全面的包含。训练的方式一般是搭建式，较复杂的训练项目还要有必要的单元调试，调试好后按照项目的系统原理进行直观式搭建。这种训练方式对于深入认识课程理论内容有很好的内化作用。但是实训项目一般来说往往比较固定，着重于基本理论原理的验证与实现。在这个过程中，能够使一些专业操作技能，例如测量、安装、维修、防护等得到认识提升，而真正应用拓展性的实训确实不多，加上與当前应用新技术配套的教材更是少见。所以造成教学内容与当前企业的应用现状有明显的技术滞后，技能训练内容与知识理论水平很难跟上目前较流行的行业技术应用。再者交流调速技术的大量使用，有不少专业技术人员甚至认为直流调速技术已经落后，正将被交流调速全面取代。所以目前对于直流调速技术课程的重视程度有所降温，相关的新技术应用教材也很少开发。这些认识也会影响到教学设备制作厂家对于新型直流调速设备的研制开发。3今后直流调速课程的发展方向与策略探讨职业院校培养的是与企业生产工艺或技术应用相配套岗位的高技能技工人才，人才的市场需求程度决定着人才培养的模式与技能层次。为了更好地做好企业用人需求与职业院校培养目标之间的精准一致，笔者结合多年来的教学经验试图探讨以下几个课程的发展方向与策略：（1）与企业技术人员共同开发工学结合一体化教材，通过对目前行业流行面的工作领域进行研究分析，提炼真实的典型工作任务作为载体，在一系列真实的工作领域子项目中贯穿课程内容。这样编写的教材，学生能够很明确地知道所学内容是如何与企业生产结合起来的，在实际中是如何应用的。这种教材克服以往教材单纯着重于直流调速设备、原理的分析研究，与企事的生产运用脱节的弊端。（2）着眼于当前流行的直流调速应用新技术，开发相关教材，拓宽课程内涵，提升课程的市场适应能力。只有与时俱进地开发新的技术应用教材，才能使直流调速技术焕发生机与活力，这项技术在相关技术中的基础性地位才能发挥好作用。（3）与新能源汽车行业的发展相结合，开发PWM控制的无刷直流电机调速课程非常迫切。随着全球能源危机的到来和环境污染面临的巨大挑战，汽车作为石油消耗和二氧化碳排放的大户，需要进行革命性的变革。目前，世界各国都纷纷大力发展新能源汽车，节能减排，我国更是将其列入到七大战略性新兴产业之中，出台了各种扶持培育政策，为新能源汽车的发展营造了良好的政策环境。只有与新兴的有着强大生命力的行业接轨，职业院校的人才培养才能找到源源不断地市场需求。261延伸阅读：直流调速系统调速优化关键字：无刷电机；电子调速；MCU0引言随着电能的广泛应用，作为电能转化为动能这一过程电机的应用越来越广泛，于此同时电机的控制也要求越来越精确；越来越多的电子产品中用到电机；同时电机的种类也在增加，简单来说电机分为两种直流电机和交流电机[1]。它们最主要的区别在于换向问题上，直流电机需要换向器换向，交流电机通过交流电源换向，这导致了交直流电机在工作性能和应用的本质上差别[2]；在直流电机和交流电机下面又细分为多种电机同步电机，异步电机，舵机，步进电机等多种多样的电机同时也有着它们独特的调速方式和特殊的工作环境；同样四旋翼飞行器也有着它适合的电机[3-5]。1电机调速原理1.1有刷电机调速原理直流电机调速现在多选用直流斩波调速，相对与其它调速方式斩波调速调速调速范围宽;电流波形系数好；附加损耗小;功率因数高。常见的斩波调速电路。通过调整PWM控制晶闸管通断实现斩波可以完成电机转速控制。1.2直流无刷电机调速原理直流无刷电机本质是一个逆变电路加一个交流电机[6-7]。通过改变交流电源频率来改变电机换向速度从而实现电机的调速[8]；与直流电机相比无刷电机的换向通过逆变的交流电来实现换向。2电机调速优化2.1无刷电机调速方式无刷电机驱动需要六路高速控制信号来实现mos管控制[9]；这么多控制口如果全都连接到四旋翼上，即四旋翼系统的mcu，那么一方面占用mcu的接口资源另一方面控制起来较为困难针对四路电机需要处理的数据较多，这样会较大的占用mcu的运行时间，为了提高四旋翼控制系统的工作效率以及电机的控制精度，将电机的控制单独用一个mcu来控制，然后与四旋翼控制系统联系起[10]。将该电机调速系统与四旋翼控制系统联系起来有多种方式，例如通过串口的方式将要下发的转速指令给电机调速系统；但由于串口发送指令较为缓慢所以不适合实时控制；这里用定时器发送固定频率的PWM波代替串口发送速度值；电机调速系统通过接受固定频率的PWM来进行对电机速度的控制[11]。2.2电机调速系统系统搭建电机调速系统整体包括两部分，一部分为电机驱动部分，该部分主要由MOS管组成的一个三相的逆变电路，通过控制部分给该部分提供控制信号实现直流电到交流电的转换；另一部分是电机控制部分，该部分主要由单片机实现电机速度读取，以及电机速度控制，该部分也是该调速系统的核心。该部分主要为stm8s105k4t6单片的最小系统组成，考虑到该控制系统资源的需求以及单片的价格；stm8s105k4t6为8位STM微控制器包涵16kbFLASH，2kbRAM，1024bitEPROM；该控制系统中主要用到该芯片的三路定时器TIM1，TIM2，TIM3[12].TIM1的四路通道以及TIM2的两路通道用来控制电机驱动部分的MOS管通断状态；TIM3的一路通道用来采集飞控系统下发的速度指令；该系统工作时，TIM3采集到飞控系统下发的速度指令即固定频率的PWM波，此时定时器采集采集飞控下发控制信号频率计算保存后采集下发PWM脉宽，即PWM的占空比，通过计算分析下发速度大小；在电机刚启动和启动后该控制系统还要分析作对比避免电机无法直接启动。2.3电机调速系统整体框架由上述分析该电机调速系统包括控制部分电机驱动部分加上无刷电机，电机的速度采集通过mcu的脉冲输出频率来计算得到。电机输入电源要求电流较大不能由mcu直接驱动必须外加驱动电路。该系统由四旋翼中的mcu发送PWM波的控制信号与调速系统中的mcu通信；调速系统将采集的控制信号分析处理后得到电机的目标转速，然后计算目标转速对应的交流频率，将该交流频率输出送到驱动再控制电机；另一方面电机驱动将自己输出的电源电压与电流发送到调速系统的mcu中当调速系统采集的反馈值过低时关断控制信号，当电机处于高速旋转时驱动电源电压与电流过低即欠点的情况下调速系统会适当降低转速实现四旋翼的降落与停止。3电机调速系统simulink仿真无刷电机调速部分包括控制部分，驱动部分，无刷电机部分[13]；控制及驱动部分已经模块化。控制部分由于通过算法加入各种环境状态下的控制命令不容易实现；所以直接对其处理做了正常状态下转速测试控制信号，即给定固定频率和脉宽的信号来控制驱动六路脉冲信号频率脉宽都相同初始相位不同，分别对应控制驱动的六路mosfet；驱动部分为完整部分，该系统也是在这里将直流电源逆变成需要的交流电源；该部分电路主要由直流电源加上六